La historia del desarrollo de las placas calefactoras
La acción de "bombeo" de la tensión superficial del fluido de transferencia de calor mediante el movimiento capilar puede ser suficiente para mover el líquido de un área de baja temperatura a un área de alta temperatura. (y luego nuevamente en forma de vapor como La diferencia de fuerza motriz a dos temperaturas) para transferir calor de áreas calientes a frías. Este sistema cerrado no requiere bombas externas y la presión del vapor de interés puede trasladarse a espacios de particular interés a partir del calor radiante del núcleo del reactor. La fuerza del sistema reactor debe ser de gravedad sólo si ésta supera el capilar y arrastra el vapor a través de sus canales. ”
En 1964 y 1966, RCA fue la primera empresa en desarrollar aplicaciones comerciales de tubos de calor (aunque su trabajo fue financiado principalmente por el gobierno de EE. UU. A finales de la década de 1960, la NASA desempeñó un papel importante en el desarrollo). El desarrollo y, basándose en el consejo de Grover, financió una gran cantidad de investigaciones sobre la aplicación y confiabilidad de los tubos de calor después de los vuelos espaciales. Sin embargo, es comprensible que el atractivo sistema de enfriamiento de tubos de calor de la NASA lo haga liviano, con un alto flujo de calor y un consumo de energía nulo. Su principal interés se basa en el hecho de que el sistema no se ve afectado negativamente cuando funciona en un entorno de gravedad cero. La radiación directa del sol, la oscuridad total en el otro lado y la exposición al frío profundo del espacio causarán fuertes desviaciones de temperatura. en el transpondedor (y por lo tanto la confiabilidad y precisión del sistema de enfriamiento de tubo de calor diseñado para este propósito, y no muestra un funcionamiento perfecto bajo la influencia de la gravedad. El primer tubo de calor variable se usó para regular activamente el flujo de calor o la temperatura). del evaporador en 1967. y las publicaciones de 1968 discutieron por primera vez áreas de aplicación de tubos de calor de interés y clasificación gubernamental, como aire acondicionado, sistemas de enfriamiento de motores y enfriamiento electrónico, sin degradación a altas temperaturas. Estos documentos también incluyeron la primera discusión sobre elásticos. , heatpipes arteriales y planos. El concepto de heatpipes giratorios y su aplicación en el enfriamiento de álabes de turbinas y el uso de heatpipes en criogenia se introdujeron en la publicación de 1969. A partir de la década de 1980, Sony comenzó a introducir heatpipes en la electrónica de consumo. , soluciones de enfriamiento de disipador de calor de aletas pasivas y convección forzada local parcial, inicialmente se usaron en sintonizadores y amplificadores y pronto se extendieron a otros dispositivos electrónicos de alto flujo de calor. A fines de la década de 1990, la guerra cada vez más feroz de las CPU en las microcomputadoras provocó que las solicitudes de patentes se triplicaran. en los EE. UU. Los tubos de calor son un elemento industrial especializado de transferencia de calor desarrollado y producido en productos de consumo desde los EE. UU. hasta Asia. Los tubos de calor de CPU modernos generalmente están hechos de cobre y utilizan agua como su caballo de batalla. y sus colegas están estudiando sistemas de refrigeración para naves espaciales con baterías de propulsión nuclear en condiciones de temperatura extrema. Los tubos de calor se utilizan ampliamente en las naves espaciales como medio para controlar la temperatura interna.
p>Los tubos de calor con disipadores de calor se utilizan ampliamente. En muchos sistemas informáticos modernos, donde los mayores requisitos de energía y el consiguiente aumento de la radiación térmica dan como resultado mayores demandas en el sistema de enfriamiento, a menudo se utilizan tubos de calor para disipar el calor del disipador de calor en el entorno. Las tuberías también se utilizan ampliamente en aplicaciones de utilización de energía solar y calentamiento de agua y en combinación con conjuntos de colectores solares de tubos de vacío. En estas aplicaciones, el agua destilada se utiliza a menudo como vidrio al vacío y fluidos de transferencia de calor en tubos de cobre sellados orientados al sol. Las aplicaciones de calentamiento solar de agua caliente con colectores de vacío de tubos absorbentes individuales pueden proporcionar hasta un 40% más de eficiencia que los tradicionales "colectores solares de placa plana". Esto se debe principalmente a la presencia de un solo tubo que ralentiza el calor convectivo y conductivo. pérdidas y el vacío dentro de los tubos. La eficiencia relativa de los sistemas de conductos de vacío disminuye porque los colectores de placa plana tienen tamaños de poro más grandes y pueden absorber más energía solar por unidad de área que los colectores "planos". Esto significa que aunque los tubos de vacío individuales tienen un mejor aislamiento (bajos niveles de pérdidas por conducción y convección), los tubos del conjunto de módulos solares completos absorben menos energía por unidad de área debido al vacío creado en los tubos, y esta área es Indicado porque los tubos colectores de vacío solares tienen menos superficie absorbente debido a su diseño circular. Por tanto, la eficiencia de los dos diseños en el mundo real es aproximadamente la misma.
Los colectores de tubos de vacío reducen el vacío necesario para añadir aditivos anticongelantes, lo que ayuda a ralentizar la pérdida de calor. Sin embargo, los fluidos de transferencia de calor expuestos a temperaturas bajo cero durante mucho tiempo aún se congelarán y se deben tomar precauciones en el diseño para garantizar que el líquido congelado no dañe los tubos de vacío. El calentador de agua solar diseñado puede evitar la congelación por encima de -3 ℃ y tiene aditivos especiales para calentar el agua antártica.
Construir sobre permafrost es difícil porque el permafrost se derrite por el calor de la estructura. Para evitar el riesgo de inestabilidad, en algunos casos se utilizan heatpipes. Como en el petróleo geotérmico residual del sistema del oleoducto Trans-Alaska y en el deshielo del permafrost causado por la fricción y turbulencia de las patas de soporte del oleoducto y la fricción y turbulencia del petróleo en movimiento.
Esto hará que la tubería se hunda y posiblemente se dañe. Para evitar esto, se instalan cuatro tubos de calor verticales en cada miembro de soporte vertical.
A lo largo del ferrocarril Qinghai-Tíbet, también se puede utilizar para enfriar tuberías de calor. Los firmes y vías absorben el calor del sol. La formación de tubos de calor verticales en ambos lados evita que el calor se propague más al suelo circundante.
El primer producto comercial de tubería de calor de la empresa, la "aguja de cocina ThermoMagic", desarrollada mediante un sistema de conversión de energía, se vendió por primera vez en 1966. La aguja de cocción utiliza agua como fluido de trabajo. Hay acero inoxidable dentro de la carcasa exterior y una capa de cobre en el interior para mayor compatibilidad. Durante el funcionamiento, el tubo de calor pasa a través del sello de horneado. Un extremo del tubo se extiende hasta el horno central absorbente de calor. La alta conductividad térmica efectiva del tubo de calor reduce a la mitad el tiempo de cocción de trozos grandes de carne.
Este principio se ha aplicado a estufas de camping, camping y otros lugares, que utilizan una gran cantidad de calor para hornear artículos a bajas temperaturas y cocinar otros platos. Un ejemplo de esto es el sistema Bakepacker.
En los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, los acondicionadores de aire y los heatpipes se ubican en sistemas de tratamiento de aire para suministrar y descargar flujos de aire, o en la zona de gases de escape de procesos industriales para recuperar energía térmica.
El dispositivo consta de una batería en la que se ubica un tubo de calor con múltiples filas de aletas en el flujo de aire de suministro y escape. Dentro del lado de escape del tubo de calor, el calor de su refrigerante se evapora y se extrae aire. El vapor del refrigerante pasa al extremo frío del tubo y se suministra al equipo por el lado del aire, donde se condensa y libera calor. La combinación de la gravedad y la acción del núcleo de combustión en los tubos capilares beneficia al refrigerante condensado. Por lo tanto, el calor se transfiere desde el flujo de aire de descarga al refrigerante que pasa a través de la pared del tubo y luego desde el flujo de aire de suministro del refrigerante que pasa a través de la pared del tubo.
Debido a las características de este dispositivo se puede conseguir una mayor eficiencia. Cuando la unidad se instala en el lado de escape y se coloca verticalmente en el lado de suministro, esto permite que el refrigerante líquido de flujo rápido regrese al evaporador por gravedad. En términos generales, los fabricantes afirman tener eficiencias generales de transferencia de calor de hasta el 75 %.
Desde principios de la década de 1990, muchos sistemas de energía de reactores nucleares han propuesto utilizar tubos de calor para transferir calor entre el núcleo del reactor y el sistema de conversión de energía. generado por un reactor nuclear [13] demostró la primera operación utilizando fisión de superficie plana el 13 de septiembre de 2012.
Los heatpipes deben adaptarse a condiciones de refrigeración específicas. Los materiales, las dimensiones y el refrigerante de la tubería se eligen para permitir que la tubería de calor funcione a temperaturas óptimas.
Cuando el calentamiento excede una cierta temperatura, el fluido de trabajo en el tubo de calor no se evaporará ni se condensará por completo. En este caso, la carcasa de metal sólido térmicamente conductora reduce efectivamente la conductividad térmica del tubo de calor. Dado que los tubos de calor están hechos principalmente de cobre (un metal con una alta conductividad térmica), un tubo de calor sobrecalentado generalmente continuará generando calor a aproximadamente 1/80 de su conductividad térmica original.
Además, a una determinada temperatura, el fluido de trabajo no sufrirá cambio de fase y la conductividad térmica se reducirá a la de la carcasa metálica sólida. Uno de los criterios clave para seleccionar un fluido de trabajo es el rango de temperatura de funcionamiento requerido para la aplicación. El límite de temperatura inferior suele ser unos pocos grados por encima del punto de congelación del fluido de trabajo.
Debido a limitaciones de material (aunque se pueden fabricar láminas de 1,6 mm), la mayoría de fabricantes pueden fabricar heatpipes tradicionales con un diámetro no inferior a 3 mm. Se han realizado experimentos en microtubos de calor, utilizando tubos con bordes afilados, como tubos triangulares o con forma de diamante. En estos casos, los bordes afilados transportan fluido por acción capilar, eliminando la necesidad de una mecha de combustión.